【正文】 ，以保證軋件同時放置在兩個輥子上。當(dāng)t太大時，軋件會因自重在輥道上發(fā)生彎曲。有時為了消除軋件的彎曲，裝設(shè)游動的中間輥。（4）輥道速度。要根據(jù)輥道的類型與其工作條件選擇。如軋前工作輥道速度可考慮比軋制速度小一些，以免軋件過分撞擊導(dǎo)衛(wèi)裝置和孔型。軋后工作輥道速度可考慮比軋制速度大5～10％，以保證軋件不拱起。運輸輥道的速度應(yīng)從工藝過程對運輸軋件要求的時間或軋機(jī)生產(chǎn)率來選擇。 其中輥道的相關(guān)參數(shù)如上面的的所述。613 EWR棒材無頭軋制工藝過程分析和關(guān)鍵技術(shù)3 EWR棒材頭軋制工藝過程分析和關(guān)鍵技術(shù) EWR棒材頭軋制工藝過程分析 EWR棒材頭軋制工藝概述無頭軋制作為一種新的和具有革命性的技術(shù)，它與常規(guī)的單塊軋制不同，它遵循成本效益原是目前國際上用于鋼材生產(chǎn)線的一種最先進(jìn)的加工方法，是連軋設(shè)備工藝及技術(shù)方面的最新進(jìn)展之一。無頭軋制是在一個換輥周期內(nèi)，軋件長度上可不間斷的軋制方法。它是長條材生產(chǎn)中一項革新技術(shù)，該技術(shù)可使方坯到棒材的軋制過程更為連續(xù)化，且在改進(jìn)產(chǎn)品質(zhì)量、提高材料收得率和設(shè)備效率的同時，能增加產(chǎn)能并降低生產(chǎn)成本。它是一種全連續(xù)的軋制方式，從加熱爐出來的鋼坯經(jīng)除磷箱去除表面氧化鐵皮，然后該鋼坯頭部與前一根已進(jìn)入粗軋機(jī)的鋼坯尾部在運動中經(jīng)過閃光對對焊結(jié)成一體，從而形成一種鋼坯不間斷的軋制。通過連續(xù)軋制，消除了鋼坯間隙時間，實現(xiàn)了倍尺剪切，避免了切頭切尾的損失，減少了鋼坯碎段的可能，并使軋機(jī)的機(jī)械設(shè)備、電氣設(shè)備的軋制參數(shù)穩(wěn)定，肉而提高了軋機(jī)作業(yè)率，延長了機(jī)電設(shè)備的使用壽命，降低了噸鋼成本。EWR鋼坯焊接法供坯實現(xiàn)焊接無頭軋制技術(shù)，是一項柔性連接形式的連鑄連軋生產(chǎn)技術(shù)，其工藝為從加熱爐出口開始，對方坯進(jìn)行脫鱗，接著采用電焊閃光焊將方坯的前端焊接到已經(jīng)在粗軋機(jī)上軋制的方坯的尾端上。方坯焊接機(jī)安裝在一個有輪子的機(jī)動車上。焊接機(jī)工作周期從一個預(yù)先調(diào)定位置開始，直到機(jī)器的移動速度達(dá)到與方坯速度相同時為止。然后將方坯的端部鎖定在兩個夾子中間（調(diào)節(jié)方坯運行速度，使其與第一個機(jī)架的軋制速度一致），并進(jìn)行閃光焊接過程。第一個夾子的位置可以調(diào)節(jié)，以保證方坯在焊接過程中自動對中。在此過程中夾子需要進(jìn)行冷卻，并由液壓驅(qū)動。鋼坯經(jīng)加熱爐預(yù)熱后(鋼坯溫度可達(dá)l100~1200℃)，由爐中輸送輥道送人爐口處的夾送輥l號()，夾送輥夾緊，并驅(qū)動鋼坯進(jìn)入除鱗箱對坯頭部除鱗。除鱗結(jié)束后，鋼坯仍由夾送輥l號驅(qū)動追趕前一根鋼坯。當(dāng)停留在初始位置的焊機(jī)檢測到前一根鋼坯(由夾送輥2號和第一架粗軋機(jī)驅(qū)動)的尾部(已除 無頭軋制生產(chǎn)線鱗)時，焊機(jī)立即啟動并加速，一旦焊機(jī)追趕上前一根鋼坯并使其尾部在焊機(jī)適當(dāng)位置就位，焊機(jī)就與該鋼坯同步運行。 棒材無頭軋制系統(tǒng)設(shè)備布置簡圖當(dāng)后一根鋼坯的頭部在夾送輥l號的驅(qū)動下追上前一根鋼坯，并在焊機(jī)適當(dāng)位置就位時，焊機(jī)夾緊裝置動作，依次夾緊后一根鋼坯的頭部和前一根鋼坯的尾部，焊機(jī)上的測速輥抬起，夾送輥l號松開，2鋼坯頭部對中調(diào)整，焊接變壓器啟動并向鋼坯饋電，對接裝置調(diào)整2鋼坯間間隙，使2鋼坯頭部加熱、閃光。在鋼坯充分穩(wěn)定閃光后，通過頂鍛使2鋼坯結(jié)合在一起，焊接變壓器停止饋電，毛刺清理裝置動作，依次清除焊口兩垂直和兩水平表面上的焊瘤，夾緊裝置依次松開固定夾鉗和移動夾鉗，焊后鋼坯在夾送輥2號的驅(qū)動下進(jìn)入保溫罩，與此同時，焊機(jī)減速、然后快速返回到其初始位置，停車待機(jī)，完成一個焊接循環(huán)，下一塊方坯到來時再進(jìn)行下一輪焊接周期。焊接時間長短要按照生產(chǎn)鋼種和焊接時的方坯溫度來決定，焊后的鋼坯通過保溫罩均熱、保溫，經(jīng)粗軋、精軋、精整等工序后軋制出所要求的合格的最終成品。 棒材無頭軋制中鋼坯的焊接技術(shù)——閃光對焊，焊機(jī)由伺服電機(jī)拖動，當(dāng)1號鋼坯出加熱爐后，焊機(jī)在預(yù)先設(shè)定的位置起動，沿著軌道按軋制方向行進(jìn)，并加速達(dá)到與鋼坯相同的運行速度。如果此時，2號鋼坯出爐，夾送輥就會夾送鋼坯加速追上1號鋼坯并減速與1號鋼坯保持適當(dāng)?shù)拈g隔，隨后焊機(jī)小車上的兩個夾頭分別夾持住兩個鋼坯的端頭。焊機(jī)通電閃光過程開始，閃光焊過程中連接夾鉗的液壓缸用來保證焊接間隙和頂煅力。焊接完成后，夾鉗松開，焊機(jī)快速返回原位置，即完成一個焊接周期。對于150mm150mm的鋼坯，整個焊接周期為40s左右，閃光時間少于20s。在閃光焊時，首先將兩塊方坯的端面加熱到熔點，然后通過施加壓力，將兩個熔化表面壓到一起而焊接起來。在旋壓的過程中，熔化的金屬從端面涌出，因此可改善焊縫材料的質(zhì)量。這種焊接裝置適合于連接尺寸為100mm100mm~200mm200mm的任何種類的方坯。還可根據(jù)特定的鋼種和鋼的溫度來選擇焊接程序。操作完成后，焊接區(qū)的所有毛刺將用液壓驅(qū)動的去毛刺工具加以去除。清毛刺工具位于焊接機(jī)中心線的軸線上，可去除多余的材料，使變形區(qū)的方坯恢復(fù)到原來形狀。在完成這些操作后，焊接機(jī)返回到開始位置，而方坯作為“一個軋件”連續(xù)的軋制。工作時焊機(jī)從一個預(yù)定的位置啟動，直至達(dá)到與鋼坯相同的運行速度，然后焊機(jī)的兩個夾頭將鋼坯鎖住，完成閃光對焊過程。焊接過程的動作采用液壓系統(tǒng)來完成，如圖3所示。在液壓缸的作用下夾持鋼坯，并以與鋼坯運動相同的速度一起運動，實施運動中的焊接，頂鍛力利用電液伺服閥來控制，整個焊接設(shè)備安裝在移動小車上。實踐證明，對接焊過程中，焊接區(qū)的熔融材料被擠出去，這樣有利于改善焊接區(qū)的材質(zhì)。通過Daniil 公司開發(fā)的閃光對焊焊接接頭與母材的抗拉強(qiáng)度的對比I結(jié)果表明鋼坯焊接工藝役有引起任何表面和內(nèi)部缺陷，且抗拉強(qiáng)度和母材非常接近。 無頭軋制系統(tǒng)閃光焊機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖為使焊接過程能夠有充裕的時間完成，應(yīng)適當(dāng)加大加熱爐和第1架軋機(jī)間的距離，并采用保溫罩對鋼坯保溫。為保證焊接后坯料形狀的一致性，保證焊縫區(qū)金屬的質(zhì)量，還需加入焊口毛刺清理裝置。無頭軋制系統(tǒng)的關(guān)鍵就是如何保證焊接后焊口處的金屬特性與其他部位一致。解決這一問題的關(guān)鍵就是要采用合理的焊接方法和焊接工藝參數(shù)，并在線自動完成整個焊接過程，因此，整個無頭軋制系統(tǒng)開發(fā)必須從研究焊接方法及其特性分析入手，展開相關(guān)關(guān)鍵技術(shù)研究，才能為適用設(shè)備的研制奠定基礎(chǔ)。它由焊接小車、夾緊裝置、對接裝置、毛刺清理裝置和焊接變壓器等組成。移動式閃光焊機(jī)可在移動中實現(xiàn)對鋼坯的焊接。焊接小車由小車架、支承滾輪、導(dǎo)向輪和驅(qū)動裝置等組成，用于支承、安裝變壓器和夾緊等裝置。焊接小車由2臺交流電機(jī)經(jīng)減速器、齒輪齒條驅(qū)動。 鋼坯焊接工藝過程圖 閃光對焊控制系統(tǒng)原理圖夾緊裝置由固定夾鉗和移動夾鉗組成，分別用于夾持前一鋼坯的尾部和后一鋼坯的頭部。固定夾鉗和移動夾鉗均由固定鉗口、活動鉗口、夾緊油缸和饋電附件等組成。固定夾鉗固定在小車架上；而移動夾鉗則固定在移動臺車上，可沿臺車軌道相對固定夾鉗移動。鉗口除實現(xiàn)對鋼坯夾緊外，還用于給鋼坯饋電。對接裝置由2條布置在鋼坯軸線兩側(cè)的對接油缸組成?；钊麠U頭部裝在移動臺車上，缸筒固定在小車架上，用于調(diào)整兩鋼坯的閃光間隙，并在閃光結(jié)束時提供足夠的頂鍛力使2鋼坯結(jié)合在一起。毛刺清理裝置由2條驅(qū)動油缸和清理刀具等組成，垂直安裝在焊機(jī)固定夾鉗和移動夾鉗之間的小車架上，用于清理鋼坯焊口處的焊瘤。焊接變壓器安裝在焊接小車上，用于提供直流型大密度焊接電流。 穿水冷卻穿水冷卻冷卻原理，鋼筋的控制冷卻又稱為鋼筋軋后余熱處理（Thermex）或軋后余熱淬火。該工藝是利用鋼筋終軋后在奧氏體狀態(tài)下直接進(jìn)行表面淬火，隨后由其芯部傳出余熱使表面進(jìn)行回火，以提高強(qiáng)度、塑性，改善韌性，使鋼筋得到良好的綜合性能。軋后控制冷卻工藝大致經(jīng)歷以下三個階段： 第一階段:表面淬火階段，鋼筋離開精軋機(jī)在終軋溫度下，盡快進(jìn)入冷卻裝置，進(jìn)行快速冷卻。其冷卻速度必須大十使表面達(dá)到一定深度淬火馬氏體的臨界速度。鋼筋表面溫度低十馬氏體轉(zhuǎn)變開始點(Ms)，發(fā)生奧氏體向馬氏體轉(zhuǎn)變。該階段結(jié)束以后，心部溫度很高，仍處十奧氏體狀態(tài)。表層為馬氏體與奧氏體殘余組織。表面馬氏體層的深度取決于強(qiáng)烈冷卻持續(xù)的時間。 第二階段:自回火階段，鋼筋經(jīng)過快速冷卻后，在空氣中冷卻。此時鋼筋各個截面內(nèi)外溫度梯度很大，心部熱量向外層擴(kuò)散，傳至表面的淬火層，使已經(jīng)形成的馬氏體進(jìn)行自回火。根據(jù)自回火溫度的不同，可以轉(zhuǎn)變?yōu)榛鼗瘃R氏體或回火索氏體。而表層的殘余奧氏體則轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體。同時臨近表層的奧氏體根據(jù)鋼的成分和冷卻條件不同而轉(zhuǎn)變?yōu)樨愂象w、屈氏體或索氏體組織。而心部處在奧氏體狀態(tài)。該段的持續(xù)時間隨著鋼筋直徑和第一階段冷卻條件二改變。通常，心部奧氏體已經(jīng)開始轉(zhuǎn)變?yōu)殍F素體。第三階段:心部組織轉(zhuǎn)變階段，鋼筋在冷床上空冷一段時間后，斷面上的熱量重新分布，溫度趨十一致，同時降溫。此時心部由奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)殍F素體和珠光體或鐵素體、索氏體和貝氏體。心部產(chǎn)生的組織類型取決十鋼的成分、鋼筋直徑、終軋溫度和第一階段的冷卻效果和持續(xù)時間。 螺紋鋼筋軋后控冷工藝的原理圖軋后控制冷卻對鋼筋性能的主要影響因素為終軋溫度、第一階段冷卻速度和持續(xù)時間及鋼的化學(xué)成分。除了鋼的化學(xué)成分外，其他因素決定了自回火溫度。而自回火溫度很大程度上決定了鋼筋的力學(xué)性能?？焖倮鋮s（ACC）除了影響相變溫度和鐵素體晶粒大小外，還能阻止相變前的奧氏體晶粒長大，因而對鐵素體晶粒細(xì)化是有利的，快速冷卻也能控制沉淀強(qiáng)化的程度，并產(chǎn)生輕微的位錯強(qiáng)化。冷卻過程通常從Ar溫度開始。螺紋鋼筋的軋后穿水冷卻，它是在軋制作業(yè)線上，通過控制冷卻工藝，強(qiáng)化鋼筋，代替重新加 熱進(jìn)行淬火 、回火。利用穿水冷卻技術(shù)強(qiáng)化鋼筋 與一般熱處理強(qiáng)化鋼筋不同之處，不僅由于利用軋制余熱，不需要重新加熱，節(jié)約了能源和熱量消耗，縮短了生產(chǎn)周期，提高了生產(chǎn)效率，減少了生 產(chǎn)高強(qiáng)度鋼筋的合金使用量， 而且還具有更高的 綜合力學(xué)性能。這種工藝簡單，改善操作環(huán)境，鋼筋外形美觀，條形平直，收到較好的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。 螺紋鋼筋的軋后穿水冷卻過程可分為 三個階段：( 1 )軋件由精軋機(jī)出口至冷卻裝置人 口的冷卻過程；( 2 )軋件在水冷裝置中的急劇冷卻過程；( 3 )軋件出水冷裝置后到上冷床前的自回火過程。終軋溫度為 1020℃~1050℃的軋件， 以 12m/s~ 14 m/s的速度， 快速通過水冷卻裝置。 鋼材在通過水冷裝置時 ，被 ~ MPa ， 壓力的水流完全裹覆， 水和高溫鋼材之間形成無汽膜的強(qiáng)制對流的熱交換， 鋼材的表面溫度驟降，與芯部產(chǎn)生較大溫差，鋼材處于自身的“ 降溫一回溫” 式的熱傳導(dǎo)過程，從而達(dá)到鋼材快速降溫的目 的。軋后快速冷卻 ， 能有效抑制晶粒長大 。通過 控 制軋后金 屬 內(nèi)部變形能的釋放 ，達(dá)到細(xì)化晶粒，得到穩(wěn)定和理想的金相組織結(jié)構(gòu)，保證性能要求。以下是棒材軋后穿水冷卻工藝實施前后生產(chǎn)實踐 中相關(guān)技術(shù)指標(biāo)對比。 螺紋鋼筋的軋后穿水冷卻軋件表面及芯部溫降見下圖所示。 1一表面溫度。2一芯部溫度 EWR棒材頭軋制關(guān)鍵技術(shù) 鋼坯對中，假設(shè)最初有相對偏移，兩夾鉗沿45。線相對運動((a))，夾鉗1的上側(cè)首先接觸1號鋼坯的上表面，產(chǎn)生的壓力為，此壓力可以糾正鋼坯在縱向的位置偏差。鋼坯繼續(xù)移動，當(dāng)夾鉗1的兩個工作面都接觸到鋼坯的表面時，1號鋼坯已經(jīng)被固定在45的夾持線上( (b))。夾鉗 鋼坯對中過程圖沿45線繼續(xù)移動，最終消除兩個鋼坯的位置誤差，實現(xiàn)完全對中( (c))。焊接夾鉗用來夾持需要焊接的兩個鋼坯的頭尾部，其夾持動作由兩個夾持液壓缸實現(xiàn)，其中固定在小車上的夾鉗夾持已經(jīng)進(jìn)入軋機(jī)的鋼坯尾部，與焊接小車移動的夾鉗夾持夾送來的新鋼坯的尾部，兩個夾鉗用兩個并行同步工作的液壓缸連接起來；此后，閃光焊接需要的間隔和對焊需要的頂鍛力由兩個同步工作的液壓缸保證。 閃光過程閃光階段主要是加熱鋼坯，使鋼坯端面熔化。為了得到高質(zhì)量的焊接效果，必須保持閃光過程穩(wěn)定，則須滿足兩個條件：(1)兩個夾鉗的相對移動速度必須等于焊接閃光過程中的燒化速度；(2)閃光后期兩個鋼坯端面必須保持一層均勻的液態(tài)金屬，并靠激烈的閃光產(chǎn)生的氣體避免空氣氧化和其它污染 。閃光過程如圖7所示，兩對夾鉗分別接到焊機(jī)的兩個電極，接通電源后，使工件逐漸接近，當(dāng)端 閃光焊過程圖面局部接觸時，鋼坯端面的接觸點在高電流密度作用下迅速熔化、蒸發(fā)。其實質(zhì)即為利用接觸電阻所產(chǎn)生的電阻熱對焊件加熱來實現(xiàn)焊接的。 頂鍛閃光過程結(jié)束后，應(yīng)立即進(jìn)入頂鍛階段。頂鍛的主要作用有：(1)使工件產(chǎn)生塑性變形，通過再結(jié)晶，使熔化的金屬焊接在一起；(2)防止金屬氧化和有利于排除液態(tài)金屬。為了滿足以上的要求應(yīng)盡可能減少頂鍛時間，要求瞬間有一個較大的頂鍛速度和頂鍛力，頂鍛速度一般比閃光速度要高出幾十倍，查數(shù)據(jù)可知頂鍛力實驗數(shù)據(jù)一般均在4～5kg／mm 。夾鉗夾持力是保證頂鍛正常進(jìn)行的關(guān)鍵，熱金屬的夾持力計算方法不能依賴常溫下的摩擦系數(shù)，因為在金屬加熱狀態(tài)下，在夾緊時，鉗口部分壓入鋼坯，熱鋼坯的夾緊力要比常溫下的夾緊力小，試驗確定一般為F=(1．2~1．3)F。 絕緣為了保證良好的焊接效果，必須使焊接時焊機(jī)的電流完全通過兩個焊接鋼坯的端面。因此必須避免任何外部原因造成焊接電流的泄漏。通常以下幾個方面需要絕緣處理：(1)夾送輥道與地基之間的絕緣；(2)除鱗機(jī)構(gòu)與地基之間的絕緣；(3)擺動軌道與地基之間的絕緣；(4)焊機(jī)小車上的支撐輥與焊機(jī)小車之間的絕緣；(5)夾持夾鉗與焊機(jī)小車的絕緣。為了達(dá)到良好的絕緣效果，應(yīng)使絕緣電阻不小于10Ω。4 Φ20mm螺紋鋼筋無頭軋制工藝方案的確定 Φ20mm螺紋鋼筋無頭軋制工藝流程大體如下所示，連鑄方坯，鋼坯稱重測長，步進(jìn)梁式加熱爐加熱，除鱗裝置除鱗，移動式閃光焊機(jī)（毛刺清理裝置）閃光對焊，粗軋機(jī)組軋制，1飛剪切頭尾，中軋機(jī)組軋制，2飛剪切頭，精軋機(jī)組軋制，穿水冷卻，3飛剪機(jī)事故碎斷，熱卡（檢查成品尺寸），上冷床冷卻，冷剪機(jī)定尺寸機(jī)剪成定尺尺寸，表面尺寸檢查，打捆入庫。由于本車間共有18臺軋機(jī)，其有粗中軋機(jī)組各為6臺平立交替的軋機(jī)，而精軋為6架平立可替換的軋機(jī)。而對于Φ20mm螺紋鋼筋的軋